承压水防治措施.docx

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承压水防治措施

一、预防煤系地层承压含水层水专项安全措施（已采取）

（一）、矿井基本情况：

　鹤煤（集团）公司五矿，位于鹤壁矿区中部，开采二1煤层，井田范围浅部边界至二1煤层露头，深部以－600米二1煤层底板等高线为界，北部以F20断层与三矿为界，南部以F40断层以六矿为界。

地层走向大致近南北，倾向东北，地层走向在30°～150°之间，倾向在60°～120°之间，总体上呈一近似单斜形态，地面为第三系、第四系所覆盖。

1、构造

　整体构造形态为一倾伏向斜构造，地层走向在30°～150°之间，倾向在60°～120°之间，构造形迹以断层构造为主，向斜两翼发育有NE或NNE向的较大正断层形成自然边界。

向斜轴走向为N30°～55°E。

南北两翼地层基本对称，煤层倾角在向斜轴部和井田边界平缓，一般在7°左右，介于向斜轴部和边界中部较陡。

倾角15°～30°，向斜形态浅中部由巷道证实，深部由钻孔控制。

井田特征以断层为主。

据不完全统计，全井田落差在米以上的断层发育有98条，其中落差大于20米的大中型断层8条，全部为NE或NNE向的正断层，为扭性、压扭性断层。

五矿断层发育南北翼差异较大，南翼断层相对发育，断层条数多，延伸距离远。

如ⅡF01、ⅡF02、ⅡF03及F41、F40、F40－1均发育在南翼，且其间发育有落差小于10m的正断层数十条，影响了工作面的合理划分和正常生产。

北翼小断层相对较少，多集中在靠近边界断层的工作面（F20、

F20－1），且落差一般小于5米，延伸长度也较短。

本矿小断层规模一般是3～5米的正断层，展布方向与旁侧主体断层方向平行或呈锐角，一般在大断层两侧部位较为发育，且断层密度不均衡，高密度区一般100米距离内有1～2条断层出现，低密度区一般200米距离左右出现一条断层。

根据上述小断层发育特点，预测本矿未采掘区小断层密度区主要分布地带为沿F41、F40－1断层，上盘走向1200m范围内，沿F20断层下盘走向1000m范围内（预测下限开采深度－600m）。

五矿－450～－600范围内南翼小断层较为发育，北翼相对不发育。

对将来煤层开采会有一定影响，煤矿采区设计和生产中应予以足够重视。

2、地层

本矿位于华北地层区豫北分区太行山小区。

区内地层自老到新发育有奥陶系中统马家沟组、石炭系中统本溪组和上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组及上统上石盒子组、新第三系鹤壁组及第四系。

地面为第三系、第四系所覆盖。

其中太原组、山西组和上、下石盒子组为含煤地层，太原组和山西组为主要含煤地层。

3、煤层

五矿井田含煤地层包括石炭系上统太原群，二迭系山西组。

其中山西组含煤4层，仅二1煤（大煤）可采，太原群含煤10层，底部一11煤（下夹下煤），一21煤（下夹中煤）与一22煤（下夹上煤）间距很近，称一煤组，具有工业价值。

其它煤层仅见局部可采点，极不稳定。

本井田可采煤层主要为山西组二1煤层。

二1煤层（俗称大煤）为本区主要可采煤层，位于二叠系下统山西组的下部，层位稳定。

其顶板为黑色泥岩或砂质泥岩，老顶为灰色细～中粒砂岩，为本区良好标志层；煤层底板为泥岩或砂质泥岩，老底为灰色细～中粒长石石英砂岩。

二1煤层最大厚度（井下揭露），最小厚度（罗采孔），平均厚度，煤厚变异系数为11％，煤层可采性指数为1，属稳定煤层（Ⅰd）。

4、水文地质条件

（一）地表水

本区位于太行山东麓，鹤壁煤田中部。

海拨标高＋～＋米，相对高差米，属低山丘陵区。

西部山区地势较高（最大标高＋米），寒武（∈）、奥陶（Ｏ）系地层广泛出露，井田及以东地区地势渐趋低平，被三、四系地层覆盖。

区内有汤泉河由井田西部自北而南流过，流量／h（2000年6月28日）。

井田东部有罗村河自北向南流过，并形成一小型水库，罗村河最大流量／h（2001年３月９日），罗村水库库流量极小。

井田河床基底为50～80m的第三系粘土，阻水性极佳，使得地表水与基岩地下水不发生水力联系，对矿床开发无影响。

（二）含水层

根据以往勘探资料（岩性、结构、富水性、赋存特征等）及二1煤层开采以来的生产实践，将矿井范围内含水层划分成五个，分述如下：

⑴奥陶系中统马家沟组碳酸盐岩岩溶裂隙承压含水层（Ｏ2）

其总厚约400米，位于二1煤下～，平均，矿区西部广泛出露，补给条件好。

该层岩性为厚层状、巨厚层状石灰岩及白云质灰岩，岩溶裂隙发育，含丰富的岩溶裂隙承压水，是本区主要含水层之一。

奥陶系灰岩广泛出露于井田西部，直接受大气降水的补给，形成丰富的地下水，由西向东流入矿区，以岩溶泉的形式集中排泄区外，在区内则通过断层直接或间接补给Ｃ3Ｌ2、Ｃ3Ｌ8灰岩含水层和二1煤顶底板砂岩（Ｓ9、Ｓ10）含水层，构成对矿井的严重威胁。

⑵太原群第二层碳酸盐岩岩溶裂隙承压含水层（Ｃ3Ｌ2）

Ｃ3Ｌ2灰岩在本区发育良好，分布稳定，厚度～，平均厚度，岩溶裂隙发育，含岩溶裂隙承压水。

该含水层距二1煤间距为～，平均间距，距Ｏ2灰岩平均间距，距Ｃ3Ｌ8灰岩平均间距。

Ｃ3Ｌ2灰岩出露范围和受水面积很小，仅在井田西部有零星出露，一般水量不大，但由于断层的切割（Ｆ40、Ｆ41）可与Ｏ2灰岩对接发生水力联系，是二1煤充水的间接充水含水层。

⑶太原群第八层碳酸盐岩溶隙裂隙含水层（Ｃ3Ｌ8）

Ｃ3Ｌ8灰岩在区内发育良好，分布稳定，厚度～，平均，岩溶裂隙较为发育，含岩溶裂隙承压水。

该含水层距二1煤间距为～，平均，并且有西北向东南逐渐缩短的趋势（向斜轴以北接近40m，向南由35m递减为）。

Ｃ3Ｌ8灰岩是开采二1煤的直接充水含水层，因受Ｆ40、Ｆ41、ⅡＦ01、ⅡＦ02、ⅡＦ03断层影响与Ｃ3Ｌ2、Ｏ2灰岩含水层发生水力联系而得到较大量补给，呈现水量较大，且不容易疏干的含水特征（如三水平南大巷015突水点，稳定涌水量达70m3／h，且长时间不衰减），从而构成对二1煤开采的主要威胁。

⑷二1煤顶底板（山西组Ｓ9、Ｓ10及Ｓ11）碎屑岩孔隙裂隙承压含水层。

该含水层组由中、粗粒砂岩（Ｓ9、Ｓ10、Ｓ11）所组成，发育较好，层位稳定，属二1煤直接顶底板含水层，含孔隙裂隙承压水。

砂岩总计厚度～，平均。

其中二1煤上（Ｓ10、Ｓ11）厚～，平均，二1煤下厚（Ｓ9）～，平均。

本含水岩组裂隙发育不均，含水量不大，一般情况下易于疏干。

但其局部得到Ｏ2、Ｃ3Ｌ2、Ｃ3Ｌ8灰岩含水层的补给（2105、2107工作面顶板砂岩淋水，最大水量5m3／h）水量相对较大，持续时间较长。

⑸第三、四系洪积、冲积孔隙裂隙含水组

该含水岩组由砂、砾岩（层）组成，覆盖于煤系地层之上，接受大气降水补给，含孔隙裂隙承压水（顶部为潜水）。

本含水岩（层）组距二1煤顶板含水层300余米，因距二1煤厚度较大，对二1煤开采无直接影响，是主、付井及两风井水量的主要组成部分。

1、矿井历年突水概况

五矿自建井以来，先后发生18次突水，较大的突水有10次（突水量＞60m3/h），其中O2灰岩一次，C3L8灰岩8次，二1煤层顶板砂岩一次。

O2灰岩最大突水量13507m3/h（石林煤矿），C3L2灰岩最大突水量1210m3/h（二水平南翼中下山），二1煤层顶板砂岩最大突水量80m3/h，突水量是可观的，可见O2、S10、C3L2、C3L8含水层是构成矿井开采二1煤层的主要充水水源，而且对矿井生产有很大威胁。

　1、奥陶系灰岩（02）承压含水层

该含水层总厚度约400米，岩性为厚层状、巨厚层状石灰岩及白云质灰岩，岩溶裂隙发育，联通性好，富水性极强，为岩溶裂隙承压含水层，是本矿区主要含水层之一。

该含水层距二1煤平均间距米，2005年水位标高变化范围在+117～129米，据邻区六矿勘探时期的抽水试验结果，渗透系数K＝米/昼夜，单位涌水量q＝升/秒·米，水质类型为HCO3－—Ca2+—Mg2+型。

奥陶系灰岩在矿区西部山区大面积出露，接受大气降水补给，由于奥陶系灰岩含水层，距二1煤较远，对开采二1煤影响不大。

但在落差较大的断层处，奥陶系灰岩水通过断层有可能补给八层灰岩和二1煤顶底板砂岩含水层，成为开采二1煤的间接充水因素，1981年5月16日，井田南部的石林矿遇断层曾发生过奥陶系灰岩突水淹井事故，最大突水量13507m3/h。

2、断层导水性评价

井田内以ＮＥ～ＮＮＥ向压性、压扭性正断层为主，落差大于20米的有８条。

由84～85年补勘的29个钻孔统计，钻孔见断层36次，岩芯破碎，冲洗液消耗量除584-12孔为／h外，其余见断层点消耗量均小于／h，说明在正常情况下，区内小断层的导水性是微弱的，但在开采过程中，由于矿压及水头压力的作用，可使原不导水的断层转变为导水断层（如二水平南翼中间下山12号突水点）。

井田东部Ｆ40、Ｆ41使Ｏ2与Ｃ3Ｌ2、Ｃ3Ｌ8，Ｃ3Ｌ2与Ｃ3Ｌ8接近或对接，并使其发生水力联系，构成矿井东南部补给边界。

但在其间向矿井流通过程中，由于多处受断层切割而受到阻碍，使泾流条件变差，从而出现Ｃ3Ｌ8灰岩含水层突水点水量稳定且不大的情况。

矿区北部Ｆ20、Ｆ20-1断层导水性较差，钻孔漏失量小（如584-16、584-17孔等），切断了Ｃ3Ｌ8与外界的水力联系，构成井田北部相对隔水边界。

另外，受构造控制，井田南部断层发育，二1煤层距Ｃ3Ｌ8灰岩含水层间距相对较小，岩溶裂隙发育，加之Ｃ3Ｌ8通过断层与Ｃ3Ｌ2灰岩对接，充水条件较北翼复杂，给开采带来较大威胁。

二、专项安全措施

1、矿井对落差较大的断层必须留设断层防水煤柱，防水煤柱的设计必须按照《矿井水文地质规程（试行）》要求，结合断层导水、断层带充填等情况设计，并上报公司批准。

2、设计部门在巷道设计时，严格按地测部门提供的地质图纸设计，不得超越断层防水煤柱线，预防断层突水。

3、施工单位在施工中必须严格执行：

“有掘必探，先探后探，先探后采，长探短掘”的原则，并坚持超前钻探，探明前方地质及水文地质情况，防止突水事故发生，超前距不得小于20米。

4、矿井不得以任何理由在防水煤柱内进行采掘活动，防止因采掘造成压力失衡，引起断层突水。

5、地测部门对井田内的地质构造进行分析，排查，摸清各断层的位置、导水性、连通情况，一旦有工程在断层附近施工，必须探明断层，摸清情况后再施工。

6、矿井必须建立配套的防排水设施，水泵必须有工作、备用、检修三套，工作水泵应能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量，备用水泵的能力不小于工作水泵能力的70%，检修水泵能力不小于工作水泵能力的25%。

水管必须有工作和备用的两套水管，其中工作水管的能力应能配合工作水泵在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。

配电设备应同工作、备用和检修水泵相适应，并能同时开动工作和备用水泵。

主、副水仓要及时清理，但必须保证一个水仓清理时，更一个水仓能正常使用。

7、编制避水灾路线图，施工工作面要悬挂避水灾路线图，做到施工地点的每个人员都熟悉避灾路线。

8、编制矿井防治重大水害事故应急预案，定期进行预案演习，熟练预案流程，协调各部门组织能力。

一旦发生突水事故及时通知调度室，调度室要及时通知各水平泵房进入紧急状态并排水抢险，同时通知井下人员迅速按避灾路线撤出。

生产科地质人员要迅速到出水地点，察看出水情况、涌水水源及水量大小，并及时向调度汇报，以便有利于调度指挥，抢险救灾。

9、发生突水事故后，各生产头面工作人员要按以下避灾路线撤离：

⑴3302工作面→上顺槽→3208中巷→三水平猴车道→

二水平猴车道→一水平水平人行道→副井底→地面

⑵3302下顺槽→3302中切眼→3208中巷→三水平猴车道→二水平猴车道→一水平水平人行道→副井底→地面

⑶三水平延深轨道下山→三水平南大巷→三水平猴车道→二水平北大巷→二水平猴车道→一水平人行道→副井底→地面

⑷3302中巷及泵站、－480变电所人员突水后应沿上山方向迅速撤至三水平大巷→三水平猴车道→二水平猴车道→一水平水平人行道→副井底→地面

二、三水平下山采区带压开采专项安全措施（已采取）

五矿三水平下山采区位于矿井－450米至－600米二1煤层底板等高线之间区域。

目前，矿井开拓和回采正在进行中。

根据《煤矿防治水工作条例》规定，我们针对下山采区二1煤层与矿井直接充水含水层（C3L8灰岩）之间的安全隔水层厚度抗底板直接充水含水层（C3L8灰岩）水头压力进行了计算，通过计算安全隔水层厚度能够抗住C3L8灰岩水头压力，但为了防止水害事故发生防患于未然，确保矿井安全生产，现制定以下专项带水压开采专项安全措施。

　　1、施工单位在施工中必须严格执行“有掘必探，先探后掘先探后采，长探短掘”原则，如水害事故发生，及时通知调度室，并迅速按避灾路线将人员撤出。

生产科地质人员要迅速到出水地点，察看出水情况、涌水水源及水量大小，并及时向调度汇报，以便有利于调度指挥，抢险救灾。

2、施工单位要严格按设计施工，在施工中必须坚持进行超前钻探，超前距不得小于20米，以控制C3L8灰岩与采掘工作面的间距，并探明前方是否有断层及水文地质情况，防止突水事故发生。

3、对施工工作面地质部门必须根据生产计划编制地质及水文地质预报，并到施工工作面收集地质及水文地质资料，进行分析研究，对有水害威胁的施工工作面及时下达水情水害预报。

4、建立健全矿井防排水设施并定期检查，对独头工作面要建临时水仓，配备两台大功率水泵，两台水泵排水能力不小于100m3/h,防止排水不及造成淹工作面。

5、在－520m标高设计水仓和泵房，在排水系统完善后有计划地对C3L8灰岩水进行疏放，降低其水位和水头压力，减小对矿井的威胁。

6、地质部门要利用各种手段探明施工地点断层的走向、落差及断层导水情况，防止C3L8灰岩通过断层向矿井充水，造成水害事故。

7、编制避水灾路线图，施工工作面要悬挂避水灾路线图，做到施工地点的每个人员都熟悉避灾路线。

8、设计部门巷道设计要尽可能布置在远离C3L8灰岩含水层的岩层中，避免造成施工中误揭含水层。

9、及时校正中腰线，防止巷道掘偏误揭C3L8灰岩含水层。

10、三水平延深采区出水后调度室要及时通知各水平泵房进入紧急状态并排水抢险。

11、发生突水事故后，各生产头面工作人员要按以下避灾路线撤离：

⑴3302工作面→上顺槽→3208中巷→三水平猴车道→

二水平猴车道→一水平水平人行道→副井底→地面

⑵3302下顺槽→3302中切眼→3208中巷→三水平猴车道→二水平猴车道→一水平水平人行道→副井底→地面

⑶三水平延深轨道下山→三水平南大巷→三水平猴车道→二水平北大巷→二水平猴车道→一水平人行道→副井底→地面

⑷3302中巷及泵站、－480变电所人员突水后应沿上山方向迅速撤至三水平大巷→三水平猴车道→二水平猴车道→一水平水平人行道→副井底→地面

三、3301探放水专项措施（已采取、未完成）

四、采空区探放水专项措施（已采取、未完成）